用途

Kubernetes 是 Google 团队发起的一个开源项目，它的目标是管理跨多个主机的容器，用于自动部署、扩展和管理容器化的应用程序，主要实现语言为 Go 语言。
Kubernetes不限制支持应用的类型，不限制应用框架。不限制受支持的语言runtimes (例如, Java, Python, Ruby)，满足12-factor applications 。不区分 “apps” 或者“services”。 Kubernetes支持不同负载应用，包括有状态、无状态、数据处理类型的应用。只要这个应用可以在容器里运行，那么就能很好的运行在Kubernetes上
在您生产环境中使用Kubernetes 的主要优势在于，它提供了一个便捷有效的平台，让您可以在物理机和虚拟机集群上调度和运行容器。更广泛一点说，它可以帮助您在生产环境中，完全实施并依托基于容器的基础架构运营。由于 Kubernetes 的实质在于实现操作任务自动化，所以您可以将其它应用平台或管理系统分配给您的许多相同任务交给容器来执行。利用Kubernetes，您能够达成以下目标：

  1. 跨多台主机进行容器编排
  2. 更加充分地利用硬件，最大程度获取运行企业应用所需的资源。
  3. 有效管控应用部署和更新，并实现自动化操作。
  4. 挂载和增加存储，用于运行有状态的应用。
  5. 快速、按需扩展容器化应用及其资源。
  6. 对服务进行声明式管理，保证所部署的应用始终按照部署的方式运行。利用自动布局、自动重启、自动复制以及自动扩展功能，对应用实施状况检查和自我修复。

但是，Kubernetes 需要依赖其它项目来全面提供这些经过编排的服务。因此，借助其它开源项目可以帮助您将 Kubernetes 的全部功用发挥出来。这些功能包括：

  1. 注册表，通过Atomic 注册表或 Docker 注册表等项目实现。
  2. 联网，通过OpenvSwitch 和智能边缘路由等项目实现。
  3. 遥测，通过heapster、kibana、hawkular 和 elastic 等项目实现。
  4. 安全性，通过LDAP、SELinux、RBAC 和 OAUTH 等项目以及多租户层来实现。
  5. 自动化，参照Ansible 手册进行安装和集群生命周期管理。
  6. 服务，可通过自带预建版常用应用模式的丰富内容目录来提供。

基础概念

k8s架构思维导图.png

Master

Kubernetes里的Master指的是集群控制节点，每个Kubernetes集群里需要有一个Master节点来负责整个集群的管理和控制，基本上Kubernetes的所有控制命令都发给它，它来负责具体的执行过程，我们后面执行的所有命令基本都是在Master节点上运行的。Master节点通常会占据一个独立的服务器（高可用部署建议用3台服务器），其主要原因是它太重要了，是整个集群的“首脑”，如果宕机或者不可用，那么对集群内容器应用的管理都将失效。

  1. Kubernetes API Server：提供了HTTP REST接口服务，是k8s里所有资源的增删改查等操作的唯一入口，也是集群控制的入口
  2. Kubernetes Controller Manager：k8s里所有的资源对象的自动化控制中心，可以理解为资源对象的”大总管”
  3. Kubernetes Scheduler：负责资源调度（pod调度）的进程，相当于公交公司的调度室

  4. etcd：在master节点还需要启动一个etcd服务 ，因为k8s里所有的资源对象的数据存储都是保存在etcd里，但是我是通过本地虚拟机装的，所以我一般是把它装在主节点上

    Node

    除了Master，Kubernetes集群中的其他机器被称为Node节点。与Master一样，Node节点可以是一台物理主机，也可以是一台虚拟机。Node节点才是Kubernetes集群中的工作负载节点，每个Node都会被Master分配一些工作负载（Docker容器），当某个Node宕机时，其上的工作负载会被Master自动转移到其他节点上去。每Node节点上都运行着以下一组关键进程：

  5. kubelet：负责Pod对应的容器的创建、启停等任务，同时与Master节点密切协作，实现集群管理的基本功能。

  6. kube-proxy：实现pod和service的通信与负载均衡机制的重要组件。
  7. Docker Engine （docker）：Docker引擎，负责本机的容器创建和管理工作。
  8. pod：普通的Pod及静态Pod（Static Pod），后者比较特殊，它并不存放在Kubernetes的etcd存储里，而是存放在某个具体的Node上的一个具体文件中，并且只在此Node上启动运行。而普通的Pod一旦被创建，就会被放入到etcd中存储，随后会被Kubernetes Master调度到某个具体的Node上并进行绑定（Binding），随后该Pod被对应的Node上的kubelet进程实例化成一组相关的Docker容器并且启动起来。在默认情况下，当Pod里的某个容器停止时，Kubernetes会自动检测到这个问题并且重新启动这个Pod（重启Pod里的所有容器），如果Pod所在的Node宕机，则会将这个Node上的所有Pod重新调度到其他节点上。

Node节点可以在运行期间动态增加到Kubernetes集群中，前提是这个节点上已经正确安装、配置和启动了上述关键进程，在默认情况下node节点的kubelet会向Master注册自己，这也是Kubernetes推荐的Node管理方式。一旦Node被纳入集群管理范围，kubelet进程就会定时向Master节点汇报自身的情报，例如操作系统、Docker版本、机器的CPU和内存情况，以及当前有哪些Pod在运行等，这样Master可以获知每个Node的资源使用情况，并实现高效均衡等资源调度策略。而某个Node超过指定时间不上报信息时，会被Master判断为“失联”，Node的状态被标记为不可用（Not Ready），随后Master会触发“工作负载大转移”的自动流程。
k8s架构图.png

Pod

  1. Pod 是一组紧密关联的容器集合，它们共享 PID、IPC、Network 和 UTS namespace，是Kubernetes 调度的基本单位。Pod 的设计理念是支持多个容器在一个 Pod 中共享网络和文件系统，可以通过进程间通信和文件共享这种简单高效的方式组合完成服务。<br />在 Kubernetes 中，所有对象都使用 manifest（yaml或json）来定义，比如一个简单的 nginx 服务可以定义为 nginx.yaml，它包含一个镜像为 nginx 的容器：
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:  
  name: nginx  
  labels:    
    app: nginx
spec:  
  containers:  
  - name: nginx    
    image: nginx    
    ports:    
    - containerPort: 80

Label

Label 是识别 Kubernetes 对象的标签，以 key/value 的方式附加到对象上（key最长不能超过63字节，value 可以为空，也可以是不超过253字节的字符串）。 Label 不提供唯一性，并且实际上经常是很多对象（如Pods）都使用相同的 label 来标志具体的应用。 Label 定义好后其他对象可以使用 Label Selector 来选择一组相同 label 的对象（比如Service 用 label 来选择一组 Pod）。Label Selector支持以下几种方式：

  • 等式，如app=nginx和env!=production
  • 集合，如env in (production, qa)
  • 多个label（它们之间是AND关系），如app=nginx,env=test

    ReplicaSet

    Replication Controller（RC）的升级版本。ReplicaSet 和 Replication Controller之间的唯一区别是对选择器的支持。ReplicaSet支持labels user guide中描述的set-based选择器要求， 而Replication Controller仅支持equality-based的选择器要求。
    虽然ReplicaSets可以独立使用，但它主要被 Deployments用作pod 机制的创建、删除和更新。当使用Deployment时，你不必担心创建pod的ReplicaSets，因为可以通过Deployment实现管理ReplicaSets。ReplicaSet能确保运行指定数量的pod。然而，Deployment 是一个更高层次的概念，它能管理ReplicaSets，并提供对pod的更新等功能。因此，我们建议你使用Deployment来管理ReplicaSets，除非你需要自定义更新编排。这意味着你可能永远不需要操作ReplicaSet对象，而是使用Deployment替代管理 。

    Namespace

    Namespace 是对一组资源和对象的抽象集合，比如可以用来将系统内部的对象划分为不同的项目组或用户组。常见的 pods, services,deployments 等都是属于某一个 namespace 的（默认是default），而 Node中的PersistentVolumes 等则不属于任何 namespace。

    Deployment

    Deployment 是最常用的用于部署无状态服务的方式，Deployment 确保任意时间都有指定数量的 Pod“副本”在运行。如果为某个 Pod 创建了Deployment 并且指定3个副本，它会创建3个 Pod，并且持续监控它们。如果某个 Pod 不响应，那么 Deployment 会替换它，保持总数为3.
    如果之前不响应的 Pod 恢复了，现在就有4个 Pod 了，那么 Deployment 会将其中一个终止保持总数为3。如果在运行中将副本总数改为5，Deployment 会立刻启动2个新 Pod，保证总数为5。Deployment 还支持回滚和滚动升级。（比如：你将原本的nginx的镜像版本升一级，它会先创建新版本的pod，同时将将旧版本的移除）
    当创建 Deployment 时，需要指定两个东西：
  1. Pod模板：用来创建 Pod 副本的模板
  2. Label标签：Deployment 需要监控的 Pod 的标签。

部署策略
通过 Deployment 中 .spec.strategy 字段，可以指定使用 滚动更新 RollingUpdate 的部署策略还是使用 重新创建 Recreate 的部署策略。如果选择重新创建，Deployment将先删除原有副本集中的所有 Pod，然后再创建新的副本集和新的 Pod。如此，更新过程中将出现一段应用程序不可用的情况；

StatefulSet

StatefulSet 顾名思义，用于管理 Stateful（有状态）的应用程序。与 Deployment 相似，StatefulSet 基于一个 Pod 模板管理其 Pod。与 Deployment 最大的不同在于 StatefulSet 始终将一系列不变的名字分配给其 Pod。这些 Pod 从同一个模板创建，但是并不能相互替换：每个 Pod 都对应一个特有的持久化存储标识。
使用场景
对于有如下要求的应用程序，StatefulSet 非常适用：

  • 稳定、唯一的网络标识（dnsname）
  • 每个Pod始终对应各自的存储路径（PersistantVolumeClaimTemplate）
  • 按顺序地增加副本、减少副本，并在减少副本时执行清理
  • 按顺序自动地执行滚动更新

如果一个应用程序不需要稳定的网络标识，或者不需要按顺序部署、删除、增加副本，您应该考虑使用 Deployment 这类无状态

Service

现在已经创建了 Pod 的一些副本，那么在这些副本上如何均衡负载呢？我们需要的是 Service，Service 是应用服务的抽象，通过 labels 为应用提供负载均衡和服务发现。匹配 labels 的Pod IP 和端口列表组成 endpoints，由 kube-proxy 负责将服务 IP 负载均衡到这些endpoints 上。每个 Service 都会自动分配一个 cluster IP（仅在集群内部可访问的虚拟地址）和 DNS 名，其他容器可以通过该地址或 DNS 来访问服务，而不需要了解后端容器的运行。

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  namespace: prod
  name: rocketmq-nameserver
  labels:
    app: rocketmq-nameserver #通过此标签找到pods
spec:
  type: NodePort
  ports:
    - port: 9876
      targetPort: 9876
      nodePort: 30003
  selector:
    app: rocketmq-nameserver

image.png

常用命令

ctictl命令

➜ crictl images 
➜ crictl rmi 镜像名
     attach        Attach to a running container
     create        Create a new container
     exec          Run a command in a running container
     version       Display runtime version information
     images        List images
     inspect       Display the status of one or more containers
     inspecti      Return the status of one or more images
     inspectp      Display the status of one or more pods
     logs          Fetch the logs of a container
     port-forward  Forward local port to a pod
     ps            List containers
     pull          Pull an image from a registry
     runp          Run a new pod
     rm            Remove one or more containers
     rmi           Remove one or more images
     rmp           Remove one or more pods
     pods          List pods
     start         Start one or more created containers
     info          Display information of the container runtime
     stop          Stop one or more running containers
     stopp         Stop one or more running pods
     update        Update one or more running containers
     config        Get and set crictl options
     stats         List container(s) resource usage statistics
     completion    Output bash shell completion code
     help, h       Shows a list of commands or help for one command

kubectl常用命令：

#创建
➜ kubectl create/apply -f <output file>   创建对应资源对象
➜ kubectl create ns devops 创建命名空间
➜ kubectl create sa jenkins 创建serviceAccount
#获取
➜ kubectl get nodes 查看节点（朝着向kube-Apiserver发了一个rest接口请求）
➜ kubectl get deployment 查看delopment文件
➜ kubectl get rs   查看ReplicaSet（RS）
➜ kubectl get svc 查看Service
➜ kubectl get ing 查看ingress
➜ kubectl get pod --all-namespaces 查看各组件运行状态
➜ kubectl get pod -n $nameSpaceName | grep $pod-name-prefix  查看你想要的pod
➜ kubectl logs $pod-name -n $nameSpace 查看某个pod的日志
➜ kubectl describe pod podName
➜ kubectl get jobs 查看job
➜ kubectl logs jobs/jobName  查看对应job执行日志
➜ kubectl delete jobs/jobName
➜ kubectl label nodes master-0 beta.kubernetes.io/fluentd-ds-ready=true  给对应节点添加标签
➜ kubectl get nodes --show-labels  查询各节点信息包括标签
➜ systemctl stop kubelet kube-proxy flanneld docker kube-nginx
➜ ip addr：查看往络 如：ens33等
➜ kubectl get cs,nodes  查看节点和master组件
➜ kubectl exec podName(名称) date 查看Pod里容器的时间是否与本地时间一致
➜ journalctl -u kubelet -f 查看控制器实时日志

参考链接

文档参考：https://www.qikqiak.com/k8s-book/docs 中文文档：http://docs.kubernetes.org.cn/